CN103952518A - 一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法。所述制备方法包括：配料、熔炼、造渣、脱氧、吹氩、热轧盘条、去应力退火和漂洗后进行多道次拉拔。本发明能够有效降低非金属夹杂物的总含量，减小夹杂物尺寸，改善夹杂物形貌，降低夹杂物对于Ni-Cr-Fe电热合金使用寿命的影响。同时，通过优化元素组成和配比，有效提高力学性能、使用温度和寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电热合金，特别是一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法。
背景技术：
电热合金是将电能转化为热能的功能性合金材料，在冶金、机械、石化、电气、建筑、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前，电热合金已经成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要地位。电热合金按照化学成分可分为镍铬合金、镍铬铁合金和铁铬铝合金三个系列，常用牌号有0Cr25A15、0Cr21A16Nb、Cr15Ni60、Cr20Ni80、Cr30Ni70等。其中，Cr20Ni35是镍铬铁合金的典型代表，它的最高使用温度为1100℃，属于中温级电热合金。我国专业生产电热合金的厂家多达上百家，但产品质量参差不齐，Cr20Ni35产品质量和使用寿命与进口合金丝相比有很大差距。本领域公知的合金中的非金属夹杂物对合金强度、韧性、疲劳强度、抗氧化性等具有重要影响，随着对合金质量要求的日趋严格，进一步降低夹杂物含量、改善夹杂物形貌成为目前本行业的主要目标之一。本发明通过优化Ni-Cr-Fe电热合金的元素组成及其配比，优化制备工艺，改善夹杂物形貌，提高合金的力学性能、使用温度和寿命。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法。
一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料：按照以下组成进行配料：C≤0.0003％、Si：4-5％、Mn：1-2％、Al：3-4％、Cr：9-10％、Ni：30-31％、Co：1-2％、Zr：0.2-0.3％、Nb：3-4％、Ti：0.5-1％、Mo：0.5-1％、Ce：0.2-0.3％、La：0.2-0.3％、B：0.1-0.2％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4Pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.0003％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于30min；(3)造渣：加入占总金属液2wt的硅铁、3.1wt％的石灰和1.4wt的萤石料造渣，还原时间2-4分钟；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于20分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4-5L/min，吹氩时间4-6min，静置3min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1250℃-1280℃，开轧温度：1300℃，终轧温度：1250℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3Pa，退火温度1000℃，保温6h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到Ni-Cr-Fe电热合金成品。
所述的方法熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。
所述制备方法中原料配比优选C：0.0002％、Si：4.5％、Mn：1.8％、Al：3.2％、Cr：9.5％、Ni：30.3％、Co：1.4％、Zr：0.2％、Nb：3.5％、Ti：0.6％、Mo：0.8％、Ce：0.25％、La：0.26％、B：0.1％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明制备的Ni-Cr-Fe电热合金成品具有较高的力学性能、使用温度和寿命。Cr在高温下能够形成Cr2O3氧化膜，能够有效的提高产品的高温抗氧化性，从而提高产品的使用寿命，其含量控制在9-10％为宜；稀土Ce和La的加入能够净化合金基体，改善夹杂物形貌，细化晶粒，同时在晶界处形成的富氧颗粒能够对位错滑移形成阻碍，从而提高合金强度和产品的使用寿命；通过添加Co、Zr、Nb、Ti、Mo等元素能够有效改善合金高温力学性能和抗氧化性；Al作为脱氧剂而添加，含量控制在3-4％为宜；Zr、Co具有较高的抗腐蚀性，高熔点、高强度等特性，0.2-0.3％的Zr和1-2％Co可以明显的提高合金的力学性能和抗氧化性；Ti能够提高耐腐蚀性，含量控制在0.5-1％为宜。
通过钢包底吹氩工艺在钢液中形成的氩气泡中的氧、氮、氢的分压低于其在钢液中的分压，氧、氮、氢会向氩气泡中扩散，钢液中的夹杂物同时吸附在气泡上，夹杂物随着氩气泡的上浮而带出。通过造渣、脱氧也能够有效地减少合金液中的非金属夹杂物。使用本发明的方法制备的电热合金丝，夹杂物总量减少了25％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
按照如下方法制备实施例的Ni-Cr-Fe电热合金成品：(1)配料：按照以下组成进行配料：C：0.0002％、Si：4.5％、Mn：1.8％、Al：3.2％、Cr：9.5％、Ni：30.3％、Co：1.4％、Zr：0.2％、Nb：3.5％、Ti：0.6％、Mo：0.8％、Ce：0.25％、La：0.26％、B：0.1％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4Pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.0003％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于30min；(3)造渣：加入占总金属液2wt的硅铁、3.1wt％的石灰和1.4wt％的萤石料造渣，还原时间3分钟；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于20分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4.8L/min，吹氩时间5min，静置3min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1250℃-1280℃，开轧温度：1300℃，终轧温度：1250℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3Pa，退火温度1000℃，保温6h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到Ni-Cr-Fe电热合金成品。所述的方法熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。
本发明实施例制备的Ni-Cr-Fe电热合金成品，夹杂物总量减少了25％，夹杂物形貌趋于规整，尺寸也大大减少。其具有较高的力学性能、使用温度和寿命，抗拉强度可达950MPa，延伸率可达30％，快速寿命测试(测试条件：1200℃)寿命值可达300h。克服了现有技术中的不足，具有较广的工业应用前景。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种减少Ni-Cr-Fe电热合金非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)配料：按照以下组成进行配料：C≤0.0003％、Si：4-5％、Mn：1-2％、Al：3-4％、Cr：9-10％、Ni：30-31％、Co：1-2％、Zr：0.2-0.3％、Nb：3-4％、Ti：0.5-1％、Mo：0.5-1％、Ce：0.2-0.3％、La：0.2-0.3％、B：0.1-0.2％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质；(2)熔炼：抽真空至1×10-4Pa，将上述原料在高真空条件下熔化，熔化后进行吹氧脱碳，碳含量低于0.0003％后停止吹氧，后进行高真空沸腾，沸腾时间大于30min；(3)造渣：加入占总金属液2wt％的硅铁、3.1wt％的石灰和1.4wt％的萤石料造渣，还原时间2-4分钟；(4)脱氧：加铝深入脱氧，铝的加入量为1.5Kg/t，脱氧时间大于20分钟；(5)吹氩，在钢包底部吹氩，氩气流控制在4-5L/min，吹氩时间4-6min，静置3min后浇铸成铸锭；(6)热轧盘条：热轧温度：1250℃-1280℃，开轧温度：1300℃，终轧温度：1250℃；(7)去应力退火：在真空热处理炉内，真空度1×10-3Pa，退火温度1000℃，保温6h；(8)漂洗后进行多道次拉拔得到Ni-Cr-Fe电热合金成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，原料配比优选C：0.0002％、Si：4.5％、Mn：1.8％、Al：3.2％、Cr：9.5％、Ni：30.3％、Co：1.4％、Zr：0.2％、Nb.-3.5％、Ti：0.6％、Mo：0.8％、Ce：0.25％、La：0.26％、B：0.1％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的制备方法，熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于最底部，Ce和La在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 224043 Dagang Town of Jiangsu province Yancheng City salt District Metallurgical Machinery Industrial Park Applicant after: Jiangsu Zhonggang Alloy Co.,Ltd. Address before: 224043 Jiangsu province Yancheng City District Wolong Dagang Town neighborhood gang Road on the eastern side of the new Applicant before: JIANGSU ZHONGGANG ALLOY Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 |